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    MVCC多版本并发控制 |  ChenyyのBlog
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  MVCC多版本并发控制
</h1>
 

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  <time datetime="2021-05-21T12:21:58.000Z" itemprop="datePublished">2021-05-21</time>
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    <div class="article-entry" itemprop="articleBody">
       
  <ul>
<li>什么是MVCC</li>
<li>MVCC解决什么并发问题</li>
<li>MVCC的实现原理</li>
</ul>
<span id="more"></span>

<h1 id="什么是MVCC"><a href="#什么是MVCC" class="headerlink" title="什么是MVCC"></a><strong>什么是MVCC</strong></h1><p><strong>全称Multi-Version Concurrency Control，即<code>多版本并发控制</code>，解决读—写冲突的无锁并发控制。</strong></p>
<p>当前读是一种加锁操作，是<code>悲观锁</code>。同一行数据平时发生读写请求时，会<code>上锁阻塞</code>住。</p>
<p>但mvcc用更好的方式去处理读—写请求，发生读—写请求冲突时不用加锁，提高数据库的并发性能，具体实现就是快照读。</p>
<p><strong>MVCC维护多版本数据，为每个数据修改保存一个版本，版本与事务时间戳相关联。</strong></p>
<p>因为myIsam不支持事务，MVCC都针对InnoDB引擎来讲。</p>
<h2 id="当前读、快照读区别"><a href="#当前读、快照读区别" class="headerlink" title="当前读、快照读区别"></a><strong>当前读、快照读区别</strong></h2><h3 id="当前读"><a href="#当前读" class="headerlink" title="当前读"></a><strong>当前读</strong></h3><p>它读取的数据库记录，都是<code>当前最新</code>的<code>版本</code>，会对当前读取的数据进行<code>加锁</code>，防止其他事务修改数据。是<code>悲观锁</code>的一种操作。</p>
<p>如下操作都是当前读：</p>
<ul>
<li>select lock in share mode (共享锁)</li>
<li>select for update (排他锁)</li>
<li>update (排他锁)</li>
<li>insert (排他锁)</li>
<li>delete (排他锁)</li>
<li>串行化事务隔离级别</li>
</ul>
<h3 id="快照读"><a href="#快照读" class="headerlink" title="快照读"></a><strong>快照读</strong></h3><p>快照读的实现基于<code>多版本</code>并发控制。MVCC为事务分配<code>单向增长</code>的<code>时间戳</code>，为每个数据修改保存一个<code>版本</code>，版本与事务时间戳<code>相关联</code>。</p>
<p><strong>读操作<code>只读取</code>该事务<code>开始前</code>的<code>数据库快照</code>。</strong></p>
<p>如下操作是快照读：</p>
<ul>
<li>不加锁的select操作（注：事务级别不是串行化）</li>
</ul>
<h1 id="MVCC解决什么并发问题"><a href="#MVCC解决什么并发问题" class="headerlink" title="MVCC解决什么并发问题"></a>MVCC解决什么并发问题</h1><h2 id="事务的并发问题"><a href="#事务的并发问题" class="headerlink" title="事务的并发问题"></a>事务的并发问题</h2><p>脏读：事务A修改数据未提交，事务B读取了这个数据，此时事务A将数据再更新后提交，事务B读取的是脏数据。</p>
<p>不可重复读（侧重修改/删除）：在一个事务A内多次读取，此时事务B更新数据，导致事务A多次读取的结果不一致。</p>
<p>幻读（侧重新增）：事务A更新表所有数据，此时事务B插入一条记录，事务A更新后发现有一条记录没变。</p>
<h2 id="事务隔离级别"><a href="#事务隔离级别" class="headerlink" title="事务隔离级别"></a>事务隔离级别</h2><p>读未提交(READ UNCOMMITTED)：其他事务可以看到未提交事务中对数据的修改。</p>
<p>读提交 (READ COMMITTED)：其他事物看不到未提交事务的修改，解决脏读。</p>
<p>可重复读(REPEATABLE READ)：一个事务中相同条件查询结果相同,解决不可重复读。</p>
<p>串行化(SERIALIZABLE)：解决幻读。</p>
<p><strong>普通读通过MVCC实现，锁读/增/删/改通过行锁、间隙锁、临键锁实现。</strong></p>
<h2 id="数据库并发场景"><a href="#数据库并发场景" class="headerlink" title="数据库并发场景"></a><strong>数据库并发场景</strong></h2><ul>
<li><code>读-读</code>：不存在任何问题，也不需要并发控制</li>
<li><code>读-写</code>：有线程安全问题，可能会造成事务隔离性问题，可能遇到脏读，幻读，不可重复读</li>
<li><code>写-写</code>：有线程安全问题，可能会存在更新丢失问题，比如第一类更新丢失，第二类更新丢失</li>
</ul>
<h2 id="解决读写冲突"><a href="#解决读写冲突" class="headerlink" title="解决读写冲突"></a><strong>解决读写冲突</strong></h2><ul>
<li><code>并发读-写时</code>：可以做到读操作不阻塞写操作，同时写操作也不会阻塞读操作。</li>
<li>解决<code>脏读</code>、<code>幻读</code>、<code>不可重复读</code>等事务隔离问题，但不能解决上面的<code>写-写 更新丢失</code>问题。</li>
</ul>
<p><strong>因此有了下面提高并发性能的<code>组合拳</code>：</strong></p>
<ul>
<li><code>MVCC + 悲观锁</code>：MVCC解决读写冲突，悲观锁解决写写冲突</li>
<li><code>MVCC + 乐观锁</code>：MVCC解决读写冲突，乐观锁解决写写冲突</li>
</ul>
<h1 id="MVCC的实现原理"><a href="#MVCC的实现原理" class="headerlink" title="MVCC的实现原理"></a><strong>MVCC的实现原理</strong></h1><p>基于<code>版本链</code>，<code>undo日志</code> ，<code>Read View</code>来实现。</p>
<h2 id="版本链"><a href="#版本链" class="headerlink" title="版本链"></a><strong>版本链</strong></h2><p>数据库中的每行数据，还有几个<code>隐藏字段</code>，分别是最近修改事务<code>db_trx_id</code>、回滚指针<code>db_roll_pointer</code>。</p>
<ul>
<li><p>db_trx_id</p>
<p>最近修改(修改/插入)<code>事务ID</code>：记录<code>创建</code>这条记录/<code>最后一次修改</code>该记录的<code>事务ID</code>。</p>
</li>
<li><p>db_roll_pointer</p>
<p><code>回滚指针</code>，用于配合<code>undo日志</code>，指向<code>这条记录</code>的<code>上一个版本</code>（存储于rollback segment里）</p>
</li>
<li><p>db_row_id是隐含的<code>自增ID</code>（隐藏主键），如果数据表<code>没有主键</code>，InnoDB会自动以db_row_id产生一个<code>聚簇索引</code>。</p>
</li>
<li><p><code>删除标识flag</code>, 记录被<code>更新</code>或<code>删除</code>并不代表真的删除，而是<code>删除flag</code>变了</p>
</li>
</ul>
<p>每次对数据库记录进行改动，都会记录一条<code>undo日志</code>，每条undo日志也都有一个生成该版本时对应的事务id以及回滚指针（INSERT操作对应的undo日志没有该属性，因为该记录并没有更早的版本）。</p>
<p>随着更新次数的增多，所有的版本都会被<code>roll_pointer</code>属性连接成一个<code>链表</code>，我们把这个链表称之为<code>版本链</code>，版本链的头节点就是当前记录最新的值。如下图一样：</p>
<p><img src="https://gitee.com/chenyy-2017/pic/raw/master/note/20210521174330.png"></p>
<h2 id="undo-log日志"><a href="#undo-log日志" class="headerlink" title="undo log日志"></a><strong>undo log日志</strong></h2><p>Undo log 主要用于<code>记录</code>数据被<code>修改之前</code>的日志，在表信息修改之前先会把数据拷贝到<code>undo log</code>里。</p>
<p>当<code>事务</code>进行<code>回滚时</code>可以通过undo log 里的日志进行<code>数据还原</code>。</p>
<p><strong>Undo log 的用途</strong></p>
<ul>
<li>保证<code>事务</code>进行<code>rollback</code>时的<code>原子性和一致性</code>，当事务进行<code>回滚</code>的时候可以用undo log的数据进行<code>恢复</code>。</li>
<li>用于MVCC<code>快照读</code>的数据，在MVCC多版本控制中，通过读取<code>undo log</code>的<code>历史版本数据</code>可以实现<code>不同事务版本号</code>都拥有自己<code>独立的快照数据版本</code>。</li>
</ul>
<p><strong>undo log主要分为两种：</strong></p>
<ul>
<li><p>insert undo log</p>
<p>代表事务在insert新记录时产生的undo log , 只在事务回滚时需要，并且在事务提交后可以被立即丢弃</p>
</li>
<li><p>update undo log（主要）</p>
<p>事务在进行update或delete时产生的undo log ; 不仅在事务回滚时需要，在快照读时也需要；</p>
<p>所以不能随便删除，只有在快速读或事务回滚不涉及该日志时，对应的日志才会被purge线程统一清除</p>
</li>
</ul>
<h2 id="Read-View-读视图"><a href="#Read-View-读视图" class="headerlink" title="Read View(读视图)"></a><strong>Read View(读视图)</strong></h2><p>Read View主要是用来做<code>可见性</code>判断的, 即当我们<code>某个事务</code>执行<code>快照读</code>的时候，对该记录创建一个Read View读视图，把它比作条件用来判断<code>当前事务</code>能够看到<code>哪个版本</code>的数据，既可能是当前<code>最新</code>的数据，也有可能是该行记录的undo log里面的<code>某个版本</code>的数据。</p>
<h3 id="Read-View几个属性"><a href="#Read-View几个属性" class="headerlink" title="Read View几个属性"></a><strong>Read View几个属性</strong></h3><ul>
<li><code>trx_ids</code>: 当前系统活跃(<code>未提交</code>)事务版本号集合。(当每个事务开启时，都会被分配一个ID, 这个ID是递增的，所以越新的事务，ID值越大)。</li>
<li><code>low_limit_id</code>: 创建当前read view 时，当前系统<code>最大事务版本号</code>+1。</li>
<li><code>up_limit_id</code>: 创建当前read view 时，系统正处于活跃事务<code>最小版本号</code>。</li>
<li><code>creator_trx_id</code>: 创建当前read view的事务版本号。</li>
</ul>
<h3 id="Read-View可见性判断条件"><a href="#Read-View可见性判断条件" class="headerlink" title="Read View可见性判断条件"></a><strong>Read View可见性判断条件</strong></h3><ul>
<li><p><code>db_trx_id</code> &lt; <code>up_limit_id</code> || <code>db_trx_id</code> == <code>creator_trx_id</code>（显示）</p>
<p>如果数据事务ID小于read view中的<code>最小活跃事务ID</code>，则可以肯定该数据是在<code>当前事务启之前</code>就已经<code>存在</code>了的,所以可以<code>显示</code>。</p>
<p>或者数据的<code>事务ID</code>等于<code>creator_trx_id</code> ，那么说明这个数据就是当前事务<code>自己生成的</code>，自己生成的数据自己当然能看见，所以这种情况下此数据也是可以<code>显示</code>的。</p>
</li>
<li><p><code>db_trx_id</code> &gt;= <code>low_limit_id</code>（不显示）</p>
<p>如果数据事务ID大于read view 中的当前系统的<code>最大事务ID</code>，则说明该数据是在当前read view 创建<code>之后才产生</code>的，所以数据<code>不显示</code>。如果小于则进入下一个判断</p>
</li>
<li><p><code>db_trx_id</code>是否在<code>活跃事务</code>（trx_ids）中</p>
</li>
<li><ul>
<li><code>不存在</code>：则说明read view产生的时候事务<code>已经commit</code>了，这种情况数据则可以<code>显示</code>。</li>
<li><code>已存在</code>：则代表我Read View生成时刻，你这个事务还在活跃，还没有Commit，你修改的数据，我当前事务也是看不见的。</li>
</ul>
</li>
</ul>
<h2 id="Read-View和事务隔离级别"><a href="#Read-View和事务隔离级别" class="headerlink" title="Read View和事务隔离级别"></a><strong>Read View和事务隔离级别</strong></h2><p><code>Read View</code>用于支持<code>RC</code>（Read Committed，读提交）和<code>RR</code>（Repeatable Read，可重复读）<code>隔离级别</code>的<code>实现</code>。</p>
<p><strong>RR、RC生成时机</strong></p>
<ul>
<li>读提交<code>RC</code>隔离级别下，每个<code>快照读</code>都会<code>生成并获取最新</code>的<code>Read View</code>，在RC级别下的事务中可以看到别的事务提交的更新。</li>
<li>可重复读<code>RR</code>隔离级别下，<code>同一个事务中</code>的<code>第一个快照读</code>才会创建<code>Read View</code>, <code>之后的</code>快照读获取的都是<code>同一个Read View</code>，所以一个事务的查询结果每次<code>都是一样的</code>，对之后的修改不可见。</li>
</ul>
<p><strong>解决幻读问题</strong></p>
<ul>
<li><code>快照读</code>：通过MVCC来进行控制的，不用加锁。按照MVCC中规定的“语法”进行增删改查等操作，以避免幻读。</li>
<li><code>当前读</code>：通过next-key锁（行锁+gap间歇锁）来解决问题的。</li>
</ul>
<p>参考：</p>
<p>通俗易懂数据库MVCC讲解：<a target="_blank" rel="noopener" href="https://mp.weixin.qq.com/s/oOL4yradD5w73VsrfoyneA">https://mp.weixin.qq.com/s/oOL4yradD5w73VsrfoyneA</a></p>
 
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  <input type="search" id="local-search-input" class="local-search-input" placeholder="Search...">
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</div>
</div>
    </aside>
    <script>
      if (window.matchMedia("(max-width: 768px)").matches) {
        document.querySelector('.content').classList.remove('on');
        document.querySelector('.sidebar').classList.remove('on');
      }
    </script>
    <div id="mask"></div>

<!-- #reward -->
<div id="reward">
  <span class="close"><i class="ri-close-line"></i></span>
  <p class="reward-p"><i class="ri-cup-line"></i>请我喝杯咖啡吧~</p>
  <div class="reward-box">
    
    
  </div>
</div>
    
<script src="/js/jquery-2.0.3.min.js"></script>


<script src="/js/lazyload.min.js"></script>

<!-- Tocbot -->


<script src="/js/tocbot.min.js"></script>

<script>
  tocbot.init({
    tocSelector: '.tocbot',
    contentSelector: '.article-entry',
    headingSelector: 'h1, h2, h3, h4, h5, h6',
    hasInnerContainers: true,
    scrollSmooth: true,
    scrollContainer: 'main',
    positionFixedSelector: '.tocbot',
    positionFixedClass: 'is-position-fixed',
    fixedSidebarOffset: 'auto'
  });
</script>

<script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/jquery-modal@0.9.2/jquery.modal.min.js"></script>
<link rel="stylesheet" href="https://cdn.jsdelivr.net/npm/jquery-modal@0.9.2/jquery.modal.min.css">
<script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/justifiedGallery@3.7.0/dist/js/jquery.justifiedGallery.min.js"></script>

<script src="/dist/main.js"></script>

<!-- ImageViewer -->

<!-- Root element of PhotoSwipe. Must have class pswp. -->
<div class="pswp" tabindex="-1" role="dialog" aria-hidden="true">

    <!-- Background of PhotoSwipe. 
         It's a separate element as animating opacity is faster than rgba(). -->
    <div class="pswp__bg"></div>

    <!-- Slides wrapper with overflow:hidden. -->
    <div class="pswp__scroll-wrap">

        <!-- Container that holds slides. 
            PhotoSwipe keeps only 3 of them in the DOM to save memory.
            Don't modify these 3 pswp__item elements, data is added later on. -->
        <div class="pswp__container">
            <div class="pswp__item"></div>
            <div class="pswp__item"></div>
            <div class="pswp__item"></div>
        </div>

        <!-- Default (PhotoSwipeUI_Default) interface on top of sliding area. Can be changed. -->
        <div class="pswp__ui pswp__ui--hidden">

            <div class="pswp__top-bar">

                <!--  Controls are self-explanatory. Order can be changed. -->

                <div class="pswp__counter"></div>

                <button class="pswp__button pswp__button--close" title="Close (Esc)"></button>

                <button class="pswp__button pswp__button--share" style="display:none" title="Share"></button>

                <button class="pswp__button pswp__button--fs" title="Toggle fullscreen"></button>

                <button class="pswp__button pswp__button--zoom" title="Zoom in/out"></button>

                <!-- Preloader demo http://codepen.io/dimsemenov/pen/yyBWoR -->
                <!-- element will get class pswp__preloader--active when preloader is running -->
                <div class="pswp__preloader">
                    <div class="pswp__preloader__icn">
                        <div class="pswp__preloader__cut">
                            <div class="pswp__preloader__donut"></div>
                        </div>
                    </div>
                </div>
            </div>

            <div class="pswp__share-modal pswp__share-modal--hidden pswp__single-tap">
                <div class="pswp__share-tooltip"></div>
            </div>

            <button class="pswp__button pswp__button--arrow--left" title="Previous (arrow left)">
            </button>

            <button class="pswp__button pswp__button--arrow--right" title="Next (arrow right)">
            </button>

            <div class="pswp__caption">
                <div class="pswp__caption__center"></div>
            </div>

        </div>

    </div>

</div>

<link rel="stylesheet" href="https://cdn.jsdelivr.net/npm/photoswipe@4.1.3/dist/photoswipe.min.css">
<link rel="stylesheet" href="https://cdn.jsdelivr.net/npm/photoswipe@4.1.3/dist/default-skin/default-skin.min.css">
<script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/photoswipe@4.1.3/dist/photoswipe.min.js"></script>
<script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/photoswipe@4.1.3/dist/photoswipe-ui-default.min.js"></script>

<script>
    function viewer_init() {
        let pswpElement = document.querySelectorAll('.pswp')[0];
        let $imgArr = document.querySelectorAll(('.article-entry img:not(.reward-img)'))

        $imgArr.forEach(($em, i) => {
            $em.onclick = () => {
                // slider展开状态
                // todo: 这样不好，后面改成状态
                if (document.querySelector('.left-col.show')) return
                let items = []
                $imgArr.forEach(($em2, i2) => {
                    let img = $em2.getAttribute('data-idx', i2)
                    let src = $em2.getAttribute('data-target') || $em2.getAttribute('src')
                    let title = $em2.getAttribute('alt')
                    // 获得原图尺寸
                    const image = new Image()
                    image.src = src
                    items.push({
                        src: src,
                        w: image.width || $em2.width,
                        h: image.height || $em2.height,
                        title: title
                    })
                })
                var gallery = new PhotoSwipe(pswpElement, PhotoSwipeUI_Default, items, {
                    index: parseInt(i)
                });
                gallery.init()
            }
        })
    }
    viewer_init()
</script>

<!-- MathJax -->

<!-- Katex -->

<!-- busuanzi  -->


<script src="/js/busuanzi-2.3.pure.min.js"></script>


<!-- ClickLove -->

<!-- ClickBoom1 -->

<!-- ClickBoom2 -->

<!-- CodeCopy -->


<link rel="stylesheet" href="/css/clipboard.css">

<script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/clipboard@2/dist/clipboard.min.js"></script>
<script>
  function wait(callback, seconds) {
    var timelag = null;
    timelag = window.setTimeout(callback, seconds);
  }
  !function (e, t, a) {
    var initCopyCode = function(){
      var copyHtml = '';
      copyHtml += '<button class="btn-copy" data-clipboard-snippet="">';
      copyHtml += '<i class="ri-file-copy-2-line"></i><span>COPY</span>';
      copyHtml += '</button>';
      $(".highlight .code pre").before(copyHtml);
      $(".article pre code").before(copyHtml);
      var clipboard = new ClipboardJS('.btn-copy', {
        target: function(trigger) {
          return trigger.nextElementSibling;
        }
      });
      clipboard.on('success', function(e) {
        let $btn = $(e.trigger);
        $btn.addClass('copied');
        let $icon = $($btn.find('i'));
        $icon.removeClass('ri-file-copy-2-line');
        $icon.addClass('ri-checkbox-circle-line');
        let $span = $($btn.find('span'));
        $span[0].innerText = 'COPIED';
        
        wait(function () { // 等待两秒钟后恢复
          $icon.removeClass('ri-checkbox-circle-line');
          $icon.addClass('ri-file-copy-2-line');
          $span[0].innerText = 'COPY';
        }, 2000);
      });
      clipboard.on('error', function(e) {
        e.clearSelection();
        let $btn = $(e.trigger);
        $btn.addClass('copy-failed');
        let $icon = $($btn.find('i'));
        $icon.removeClass('ri-file-copy-2-line');
        $icon.addClass('ri-time-line');
        let $span = $($btn.find('span'));
        $span[0].innerText = 'COPY FAILED';
        
        wait(function () { // 等待两秒钟后恢复
          $icon.removeClass('ri-time-line');
          $icon.addClass('ri-file-copy-2-line');
          $span[0].innerText = 'COPY';
        }, 2000);
      });
    }
    initCopyCode();
  }(window, document);
</script>


<!-- CanvasBackground -->


    
  </div>
</body>

</html>